科学者たちは、ケスラーシンドロームを予想 ？

質問

この地球は、今や「ケスラーシンドローム（宇宙塵の幾何級数的増加問題）」という、危機的というより、破滅的な（回避できない）状況にあるそうです。

物理的に必ずやこのような事態に至るということを、科学者たち、宇宙開発事業者たちには、ロケット・人工衛星を宇宙空間へ打ち上げる前の段階で、予想出来ていなかったのでしょうか。

論理的な思考が出来る筈の他の多くの分野の学者たちなどにも、それは言えると思いますが。

回答No.4

HAL2（@HALTWO）

A No.2 HALTWO です。・・・御礼と補足について・・・

＞［宇宙太陽光発電衛星］について・・・衛星内の集光部が超高温になって、衛星は大丈夫なのですか。

図 1 のように液体窒素などで -100℃以下に冷却した部屋の中に一番右側の魔法瓶に Burner の火が回り込まないよう遮蔽板を付けた Stainless 魔法瓶を 3 本接触させて配置し、一番左側の魔法瓶に氷を入れて一番右側の魔法瓶を Gas Burner で赤熱するほど炙ったら、一番左側の氷はどうなると思いますか？

宇宙空間では可視光帯付近の光が伝搬している空間に温度計を挿頭せば赤外線 (熱) が温度計を暖めますが、光が遮られて闇になっている空間の温度は絶対零度 (-273℃) です。

実験室では -273℃ なんて温度を作れませんし、地上で製造される Stainless 魔法瓶の中空部分は完全な真空にはできませんので、-100℃ 以下の空間に 3 本の Stainless 魔法瓶を接触させた状態を例にしたのですが、一番右端の Stainless 魔法瓶に Gas Burner の炎が当たっているところが赤熱化するほどになっても一番左端の Stainless 魔法瓶まで熱が伝わるまでの間に -100℃ という大気にどんどん赤外線を放出して熱 Energy 量が小さくなって行きますので、一番左側の Stainless 魔法瓶に入っている氷はまず溶けることがないでしょう。・・・せいぜい魔法瓶と接触している部分が溶けかかるぐらいで、溶けた端から -100℃ 以下の大気に冷やされて氷化してしまいます。

衛星は熱伝導性が高く、反射率も高い、銅の Flim で Wrapping されており、Wrapping Film が衛星本体と接触している部分の面積など下図 Stainless 魔法瓶の接触部みたいなものですので、光を遮られた部分では -273℃ の絶対零度真空空間に向かってどんどん赤外線を放出して冷やされています。・・・その冷却率は強制空冷機構の比ではないでしょう。

発電 Panel の太陽に向いた表面は昼間の月面 (400℃) 並に熱せられているかも知れませんが、裏面は -273℃ の冷却空間に接していますので、全体としては熱がこもることはなく、太陽に向いた表面が熱破壊を起こさない限りは大丈夫な筈です。

＞それ（１９７６年）より以前、ロケットの打ち上げ実験をするまでの段階で、科学者や技術者、宇宙開発業者たちの間で、将来そのような破滅的状況が必然的に起こり得ると予想出来ていなかったのかどうか、ということです。

Kessler Syndrome とは Syndrome (症候群、病的現象、連綿と生じるもの) という名の通り、軌道上に Debris が一定以上の密度に達すると、Debris が衝突して四散した小片のうち、落下消滅 (燃焼) せずに軌道上にとどまる小片が更に衝突と細欠片化を繰り返す『連鎖反応』を引き起こし、小片の数が相対空間に対する一定密度以下になるまで増え続けることを言います。

単純に Debris が他の人工衛星や Debris と衝突するのは Kessler Syndrome 状態にあるとは言わず、御質問者さんの示された『衝突事例』は Kessler Syndrome ではありません。

1976 年以前、Rocket を地球周回軌道まで打ち上げる宇宙開発が夢見られた時点で既に「いずれは Debris だらけになって『衝突事故』が起こるようになるだろう」という予測は当然あった筈ですが、衝突で砕け散った Debris が落下したり別軌道に拡散することなく、一定の軌道上で飽和状態になるほど Debris が増え続ける『連鎖反応』が生じる Syndrome 状態が生じる可能性があることを科学的に初めて示したのが Donald J. Kessler であり、Kessler の示した Simulation はあくまでも Simulation (模擬推測例) であって現実のものではありません。

現実は Kessler Syndrome が生じる遥か以前に Space Debris 回収業が発達すると共に宇宙船の改良が進み、航空機が離陸時に鳥を Engine に吸い込んで火を噴いても安全に緊急着陸できるようになっているのと同様に、小さな Space Debris と衝突しても大惨事に至ることのないようになるだろうというのが大方の予想でしょう。・・・その予想に基づいて『プラネテス』という漫画が描かれていますし・・・。

http://www.youtube.com/watch?v=9KhZwsYtNDE
http://www.youtube.com/watch?v=03gMX9jaZ-g

上は Bird Strike の一例ですが You Tube にはたくさんの Bird Strike Video が載せられています。

雲は水蒸気ではなく、雹のような氷の塊なのですが、高空には拳大の雹が舞っていることもあり、このような大きくて硬い物が当たれば Nose 部や Cockpit 部を破壊される可能性もあります。

人工衛星の場合は Debris との衝突速度も航空機と鳥や雹との衝突速度に較べて桁違いに高速なのですが、大惨事となるほど大きな Debris は地上から観測追跡されており、それらが Debris の数量と有人 Shuttle 運行数から危険な水準となる前に『プラネテス』のような業種が本格的に始動する筈です。

回答No.3

27club

みんな分かっているんですけどね。止めた方が良いと言い出すと、その日から、飯が食べられなくなるので・・・・・・・・。原発もそうですけど、止めると、その技術者は要らなくなるのです。だから、彼らにしたら、ただ進めるよりしか道が無いのです。ひょっとして、何か、良いことがあるかも知れないしと。とにかく、名誉と生活が掛かっているんです。

回答No.2

HAL2（@HALTWO）

＞この地球は、今や「ケスラーシンドローム（宇宙塵の幾何級数的増加問題）」という、危機的というより、破滅的な（回避できない）状況にあるそうです。

そんなことはありませんよ。

未だに「打ち上げた Rocket が Space Debris にぶつかって破壊された」などという事故は起きていません。

誰が「破滅的な状況にる」と言い切っているのか、紹介していただきたいものです。

＞物理的に必ずやこのような事態に至るということを、科学者たち、宇宙開発事業者たちには、ロケット・人工衛星を宇宙空間へ打ち上げる前の段階で、予想出来ていなかったのでしょうか。

とっくに予想しています・・・だから Kessler Syndrome という言葉が広く知られているのですよ。

対処法は大事に至る前に地道に回収するか墜っことして燃え尽きさせるしかありません。

幸い地上に墜ちるまでに大気との摩擦熱で蒸散してしまう大きさのものであれば墜っことしてしまえば良く、地上に墜ちると惨事になるようなものはもっともっと広い空間が広がっている高軌道に蹴り上げて、最終的には地球軌道以外の空間、例えば太陽の方向にでも放り出してしまえば済むことです。・・・Recycle できるものは回収して分解して Recycle すれば良いでしょう。

Animation にもなった漫画「プラネテス」などはこの Debris を処理することを仕事にしている人達の物語ですよね。

日本ではこの漫画のおかげで世間知らず (?) の漫画/アニメオタクでも Kessler Syndrome やその対処法が知られるようになっています。・・・大半の人は Kessler Syndrome とか Debris と聞けばこの漫画を思い付くのはないでしょうか。

ちなみにプラネテスでの回収作業はゴミを回収して捨てるのではなく、Recycle するものを回収して、他は蹴り落とすなり蹴り上げるなどする仕事と見るべきでしょうね。

Rocket を打ち上げたら Debris とぶつかって大損害を被ったなどという事態になる前に宇宙産業を発達させてプラネテスのような Debris 回収業を稼働させる・・・そんな予想の下に宇宙開発が行われているのです。

＞論理的な思考が出来る筈の他の多くの分野の学者たちなどにも、それは言えると思いますが。

他の分野の学者は数え切れないほどいますので将来の危険を鑑みる学者が居るか居ないかは分野にも因ります。

宇宙関係は数億年、数十億年先の破滅的天体現象まで気にしたり数億年、数十億年前の地球に何が墜ちたのかまで研究する分野ですので我々一般人から見れば「そんなこと気にしてどうすんの？」というほど細かいことまで詳細に検討していますよ。

人の (人種という種の) 存亡に関わる分野の学問ならば皆、当然のようにそのようなことまで考えるものだと思います。

あまり考えないのは人の存亡に大きく関与するものではなく、少し手も安価で手軽で便利なものを作るにはどうすれば良いかという工業原料 (材料) や加工法などを研究する分野などの経済優先型の分野でしょうね・・・だから公害が絶えないのですが。

かつて Cassette Tape の磁性体として従来の Ferrite よりも高性能な Chromium や Cobalt を用いた Type II (または High) Position Tape が持て囃されたことがありますが、六価クロム公害などの重金属公害が問題になったのもこうした重金属系の新しい工業素材の研究が経済性重視で先行したからとも言えます。・・・現在は Ferrite を蒸着したものの方が高性能であることから Video Tape から Computer の Backup Tape などに用途が変遷した磁性体 Tape は Ferrite 蒸着 Tape が用いられるようになりましたが・・・。

Lithium Ion 電池は従来の常識を覆す高性能電池として注目され、再充電可能なものが開発されると瞬く間に Nickel-Cadmium 系や Nickel Hydlide 系充電池に取って代わるようになりましたが、Hybrid 自動車の電池には初めから Lithium Ion 電池は過充電による発火爆発の危険性は初めから判っていましたので用いられていません。

B787 の事故は未だに原因が解明されていませんが、学者 Level の考え方では「自動車には用いない Lithium Ion 電池を航空機に用いることなどしない」とすべきところでしょう。・・・でも機体開発設計製造側は技術の発達に伴って危険は回避できるので安価で高性能な Lithium Ion 電池を採用しようと踏んだのでしょうね。

お礼

＞　Hybrid 自動車の電池には初めから Lithium Ion 電池は過充電による発火爆発の危険性は初めから判っていましたので用いられていません。

単純ですが、過充電とは、紙袋に容量以上のリンゴを詰め込めば、紙袋は弾けて破れてしまう、と。

電池・電気についてお詳しいようですが、
次の問題は、如何でしょうか。
何らかのヒントを頂けるようでしたら、又再開してみたいのですが。

［宇宙太陽光発電衛星］について
衛星内の集光部が超高温になって、衛星は大丈夫なのですか。
その集光部・装置は、一体どの位の温度になるのでしょう。
太陽炉みたいになりませんか。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7884055.html

勝手ながら、お礼投稿枠に書かせていただきました。

補足

（ウィキペディアより）
１９７６年、ＮＡＳＡのドナルド・ケスラーは
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B1%E3%82%B9%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%B3%E3%83%89%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%A0
［衝突事例］
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%9A%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%87%E3%83%96%E3%83%AA

○　それ（１９７６年）より以前、ロケットの打ち上げ実験をするまでの段階で、科学者や技術者、宇宙開発業者たちの間で、将来そのような破滅的状況が必然的に起こり得ると予想出来ていなかったのかどうか、ということです。

回答No.1

Subaru_Hasegawa

予想できるけど対処できるかどうかは別問題やな。
未就学の子供がちゃんとやっていけるか、
不登校を経てヒキニートになるかみたいなもん。

補足

これ以上打ち上げを行わなくても、今すでに軌道上にあるデブリ同士が衝突することによって、デブリの数がどんどん増加してしまう自己増殖がすでに開始していると考えられています。
（ＪＡＸＡ　宇宙技術 > 未踏技術研究センター > スペースデブリ対策の研究）から引用。
http://www.ard.jaxa.jp/research/mitou/mit-debris.html

●　導電性テザーについて、私の疑問
衛星軌道にある自由落下状態の衛星から、テザー（ひも）は地球方向へ真っ直ぐに伸びてはいかない筈である。
ＪＡＸＡでさえ、大きな勘違いをしているのではないでしょうか。

jaxaサイトで、導電性テザーが載っていました。
スペースデブリ対策の研究 > デブリ除去システム > 導電性テザー

図では、垂れているように見えます。
しかし、数～１０ｋｍもの長さのＥＤＴが真っ直ぐ地球の方向へ垂れて、曲がらず伸びていくのでしょうか。
例えば、スペースシャトルの船外で作業をする宇宙飛行士が誤って工具を落とした（手放した）としても、地球方向へ向かう（落下していく）ことはないと思うのですが、その点、どうなっているのでしょう。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7959670.html